造粒塔粉塵治理技術(shù)研究

劉賢

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)是尿素生產(chǎn)大國(guó)，且小顆粒和中顆粒尿素居多，多采用造粒塔使熔融尿素在降落過(guò)程中進(jìn)行冷卻成型，但由于造粒塔噴頭缺陷、尿素顆粒強(qiáng)度及操作等原因，在降溫冷卻過(guò)程中會(huì)形成較多的尿素粉末，夾帶在從造粒塔塔底進(jìn)入的冷卻空氣中，形成具有一定尿素粉末的外排廢氣。采用自然通風(fēng)的造粒塔結(jié)構(gòu)使尿素熔融物成型的工藝，年有8000萬(wàn)t產(chǎn)能，根據(jù)物料平衡核算，尿素產(chǎn)生的理論粉塵量為1.2kg/t，則年外排粉塵量約為9.6萬(wàn)t/a，不僅對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境造成影響，更對(duì)人身健康造成危害。近兩年來(lái)，隨著環(huán)境形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻，造粒塔排放治理成為繼鍋爐煙氣治理后的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。許多老式造粒塔屬于A型結(jié)構(gòu)，塔體高度低，頂側(cè)排氣，所排放的尾氣粉塵含量相對(duì)較高，一般排放濃度在300～600mg/m3。新型造粒塔為B型結(jié)構(gòu)，塔體相對(duì)較高，頂中排氣，尾氣排放粉塵濃度相對(duì)較低，一般在100～300mg/m3。粉塵排放濃度大大高于現(xiàn)有鍋爐外排煙氣粉塵濃度要求（10mg/m3以下）。隨著近些年造粒塔的產(chǎn)能逐漸加大，外排氣體總量也隨之加大，年產(chǎn)尿素40萬(wàn)t的造粒塔所需的冷卻風(fēng)量在60萬(wàn)m3/h，外排氣體粉塵濃度按150mg/m3計(jì)算的話，年排放尿素粉塵量在720t/a。若將此部分尿素進(jìn)行回收，不僅可產(chǎn)生環(huán)境效益，也增加了尿素產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：造粒塔;粉塵治理;技術(shù)研究

在生產(chǎn)過(guò)程中，造粒塔塔頂排放氣中夾帶有一定量的尿素粉塵，一般造粒噴頭噴灑1t物料產(chǎn)生的粉塵量在1.5～4.5kg。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，粉塵排放造成的損失越來(lái)越嚴(yán)重，排放的粉塵很大一部分掉落在造粒塔周圍和廠區(qū)附近，不僅引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且造成金屬設(shè)施被腐蝕、混凝土地面開(kāi)裂，因此，增設(shè)粉塵回收裝置回收造粒塔粉塵具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 問(wèn)題分析

1.1 尿素顆粒固化程度不夠，導(dǎo)致粉末出現(xiàn)

①造粒塔的通風(fēng)量不夠如果造粒塔的通風(fēng)量不夠，就會(huì)導(dǎo)致粒子固化效果不好。一般而言，造粒塔的通風(fēng)量需要在6.2×104m3/h以上，才可以保證粒子的固化程度足夠。同時(shí)，造粒塔需要在30℃以下，保證出塔是尿素溫度可以再60℃以下。如果處在超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，就會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)不良，造粒塔的進(jìn)風(fēng)量降低，塔內(nèi)的風(fēng)速降低之后粒子的降落速度就會(huì)明顯加快，造成熱交換存在不足，出塔的溫度甚至?xí)_(dá)到80℃。尤其是在夏天，由于外界溫度很高，如果沒(méi)有控制好造粒塔周圍的溫度，很多尿素就會(huì)強(qiáng)度不足，進(jìn)入散庫(kù)之后就會(huì)因?yàn)閺?qiáng)度不足破碎;②夏天的空氣溫度高夏天廠房?jī)?nèi)的溫度會(huì)比較高，會(huì)造成尿素液滴固化的時(shí)間變長(zhǎng)。這時(shí)，空氣中的水蒸氣分壓會(huì)小于結(jié)晶的尿素液滴表面的水分壓，所以在結(jié)晶的過(guò)程中，尿素中的水分就會(huì)向空氣當(dāng)中擴(kuò)散，導(dǎo)致大量的粉末出現(xiàn)。而且，粒子的外表面也會(huì)變得比較輸送，很難承受沖擊，也導(dǎo)致粉塵容易形成。

1.2 噴頭故障

如果噴頭存在故障，就會(huì)導(dǎo)致最后成品的粒度非常差，也會(huì)導(dǎo)致粉塵質(zhì)量增大。噴頭的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷需要對(duì)應(yīng)才能夠正常工作，如果噴頭的轉(zhuǎn)速提升，但是沒(méi)有及時(shí)調(diào)整負(fù)荷，那么熔融狀態(tài)的尿素將會(huì)在并沒(méi)有固化的情況下就和塔壁接觸，溫度降低，這些尿素可能會(huì)粘在塔壁上，還有些會(huì)沿著塔壁滑落，然后就會(huì)形成結(jié)塊。在轉(zhuǎn)速過(guò)低的情況下，尿素的液滴就會(huì)過(guò)于集中，在離開(kāi)噴頭之后還會(huì)黏在儀器上，下落的時(shí)候可能會(huì)出現(xiàn)冷卻不均勻的情況，并且由于尿素出塔的溫度升高，也會(huì)導(dǎo)致顆粒的強(qiáng)度不夠，很容易受到?jīng)_擊粉碎。有些噴頭在使用過(guò)久之后，可能會(huì)有堵塞的問(wèn)題，還可能因?yàn)殚L(zhǎng)期使用導(dǎo)致毛刺的出現(xiàn)，這種時(shí)候就很容易造成尿素的粒度不均，產(chǎn)生大量的的粉塵。在噴頭的中心軸出現(xiàn)彎曲或者機(jī)架穩(wěn)定性不足的情況下，或者工人在清洗時(shí)沒(méi)有注意保護(hù)設(shè)備導(dǎo)致噴頭受到擠壓出現(xiàn)了凹陷，就會(huì)導(dǎo)致噴頭在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中發(fā)生跑偏。這種情況下，尿素液滴在噴出的時(shí)候，就可能存在某個(gè)角度不均勻的情況，導(dǎo)致冷卻度不夠，顆粒的強(qiáng)度也明顯減弱。

2 優(yōu)化措施分析

2.1 干式除塵工藝

①靜電除塵靜電除塵器是利用高壓電場(chǎng)使顆粒荷電，在庫(kù)侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降的裝置。除塵效率受粉塵比電阻的影響很大。對(duì)于細(xì)微顆粒物的去除由于存在振打清灰二次揚(yáng)塵的情況，因此單獨(dú)采用電除塵無(wú)法達(dá)到粉塵排放濃度在10mg/m3以下的效果。尿素粉末的比電阻經(jīng)檢測(cè)在1.2×109Ω·cm，在電除塵適宜的比電阻（104～5×1010Ω·cm）范圍內(nèi)，但靜電除塵器一般采用平進(jìn)平出的布置方式，如果在造粒塔塔頂布置需要下進(jìn)上出，則在造粒塔塔頂不適宜采用靜電除塵模式進(jìn)行粉塵治理，且存在臭氧污染;②布袋除塵布袋除塵器是利用多孔過(guò)濾介質(zhì)分離捕集氣體中固定或液體粒子的凈化裝置，主要依靠過(guò)濾介質(zhì)運(yùn)行一段時(shí)間后形成的粉塵初層為主要過(guò)濾層，本身濾料層起到粉塵初層的骨架作用。通過(guò)對(duì)濾袋材料的不斷創(chuàng)新研發(fā)達(dá)到粉塵排放濃度在10mg/m3以下的效果。布袋除塵具有除塵效率高、能有效捕集對(duì)人體危害大的5μm以下的細(xì)微顆粒的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)不受煙氣成分、粉塵性質(zhì)的影響。但尿素粉末易吸潮，布置濾袋進(jìn)行除塵存在糊袋的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 做好散裝庫(kù)的管理和控制工作

散裝庫(kù)的布料小車會(huì)在散裝庫(kù)中來(lái)回移動(dòng)，為此，需要做到散裝庫(kù)能夠均勻的布料。必須避免散裝庫(kù)中出現(xiàn)庫(kù)堆積過(guò)高的情況，散裝庫(kù)中的堆積必須要在8m以下，進(jìn)庫(kù)的尿素要盡快趴出包裝，防止出現(xiàn)堆積時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的情況。其次，要控制好散裝庫(kù)的溫度，保證庫(kù)內(nèi)的水蒸氣分壓地域尿素的吸濕汽壓，保證尿素能夠放濕，避免由于吸濕導(dǎo)致尿素的質(zhì)量下降。其次，也需要減慢尿素的放濕過(guò)程，避免水分轉(zhuǎn)移過(guò)快，從而降低尿素的結(jié)塊速度。在冬季進(jìn)行尿素的放濕時(shí)，很可能由于脫水導(dǎo)致粉化，為此需要減小出塔的溫度和環(huán)境的溫度差，讓尿素能夠減少放濕。

2.3 尿素成品溫升

裝置改造對(duì)尿素顆粒溫度的影響，主要是造粒塔進(jìn)風(fēng)量。改造前為自然通風(fēng)，設(shè)計(jì)通風(fēng)量100萬(wàn)Nm3/h（60萬(wàn)t/a

尿素產(chǎn)能），改造后為強(qiáng)制通風(fēng)，引風(fēng)機(jī)最大風(fēng)量112萬(wàn)Nm3/h，并且8臺(tái)風(fēng)機(jī)變頻均為90%。2018年5月9日粒子平均溫度為44.83℃，改造后2019年5月9日粒子平均溫度為46.08℃，尿素顆粒溫度上升溫度為1.25℃;2018年5月10日粒子平均溫度為46.92℃，改造后2019年5月10日粒子平均溫度為48.5℃，尿素顆粒溫度上升為1.58℃，均不超2℃。

2.4 優(yōu)化蒸發(fā)系統(tǒng)

尿液的提濃會(huì)進(jìn)行二段真空蒸發(fā)，一般一段出液尿素濃霧為95%，而二段的出液濃度一般為99.7%。為了能夠降低縮二脲的比例，需要適當(dāng)降低一段和二段的操作溫度，但是一段的壓力不能太低，避免由于壓力過(guò)低導(dǎo)致氨分壓太小，以及導(dǎo)致二段縮二脲的出現(xiàn)幾率增加。其次，對(duì)于溫度、液位的低限操作，能夠降低縮二脲。通過(guò)嚴(yán)格控制蒸發(fā)的溫度，并且保證在低限的情況下，盡量保持較低的液位，就能夠明顯縮短尿液的停留時(shí)間。

3 結(jié)語(yǔ)

從現(xiàn)有除塵裝置的運(yùn)行情況看，布袋除塵是可以作為造粒塔粉塵治理的首選工藝。布袋除塵運(yùn)行穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行不消耗水，且外排氣體溫度高，容易擴(kuò)散。但尿素粉末容易吸潮，糊袋的潛在性很大。如果布袋除塵技術(shù)能突破尿素粉末吸潮糊袋，達(dá)到長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，那么布袋除塵技術(shù)在造粒塔粉塵治理上將大有作為。由于造粒塔粉塵回收裝置設(shè)置在造粒塔出風(fēng)口處，不可避免地會(huì)增加通風(fēng)阻力，進(jìn)而影響尿素的冷卻。由于該裝置于冬季投入運(yùn)行，環(huán)境溫度較低，塔底尿素顆粒溫升不明顯。夏季如出現(xiàn)因該裝置運(yùn)行導(dǎo)致尿素顆粒溫度升高現(xiàn)象時(shí)，可采取更換高效造粒噴頭、實(shí)施強(qiáng)制通風(fēng)、增設(shè)板式冷卻器等措施。

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